Khám phá của Albert Einstein về khả năng giải phóng một lượng lớn năng lượng ở cấp độ nguyên tử của các chất đã đánh dấu sự khởi đầu của vật lý hạt nhân. Vào những năm 1930, các nhà nghiên cứu đã mô phỏng một vụ nổ hạt nhân trong không khí trong phòng thí nghiệm, nhưng kinh nghiệm đã thu được có thể đe dọa cuộc sống hòa bình trên Trái đất.
Nguyên lý hoạt động
Đối với một vụ nổ hạt nhân trên không, bạn cần tạo ra một số điều kiện nhất định để kích hoạt vụ nổ. Thông thường, TNT hoặc RDX được sử dụng làm ngòi nổ, dưới tác động của chất phóng xạ (thường là uranium hoặc plutonium) được nén đến một khối lượng tới hạn trong vòng 10 giây, và sau đó sẽ xảy ra sự giải phóng năng lượng cực mạnh. Nếu bom là nhiệt hạch thì trong đó sẽ diễn ra quá trình biến đổi các nguyên tố nhẹ thành nặng hơn. Năng lượng giải phóng trong trường hợp này mang theo một vụ nổ thậm chí còn mạnh hơn.
Một lò phản ứng hạt nhân cũng có thể được sử dụng cho mục đích hòa bình, vì có thể kiểm soát được quá trình phân hạch. Đối với điều này, các thiết bị hấp thụ neutron được sử dụng. Các quá trình xảy ra trong một cài đặt như vậy luôn ở trạng thái cân bằng. Thậm chíNếu có bất kỳ thay đổi nhỏ nào về thông số, hệ thống sẽ dập tắt kịp thời và đưa về chế độ vận hành. Trong các tình huống khẩn cấp, các phần tử sẽ tự động được đặt lại để dừng phản ứng dây chuyền.
Trải nghiệm đầu tiên
Được phát hiện bởi Einstein và được các nhà vật lý hạt nhân nghiên cứu thêm, việc giải phóng năng lượng không chỉ được các nhà khoa học mà còn cả quân đội quan tâm. Khả năng có được vũ khí mới có thể tạo ra những vụ nổ mạnh từ một lượng nhỏ vật chất dẫn đến các thí nghiệm với các nguyên tố phóng xạ.
Về mặt vật lý, nhà khoa học người Pháp Joliot-Curie đã chứng minh được khả năng xảy ra một vụ nổ với một tác hại đáng kể. Ông đã phát hiện ra một phản ứng dây chuyền, phản ứng này trở thành một nguồn năng lượng mạnh mẽ. Xa hơn, ông dự định tiến hành các thí nghiệm với oxit deuterium, nhưng trong điều kiện của Chiến tranh thế giới thứ hai, điều đó không thể thực hiện được ở Pháp, vì vậy trong tương lai, các nhà khoa học Anh bắt tay vào phát triển vũ khí nguyên tử.
Thiết bị nổ đầu tiên được thử nghiệm vào mùa hè năm 1945 ở Mỹ. Theo tiêu chuẩn ngày nay, quả bom có sức công phá nhỏ, nhưng vào thời điểm đó, hiệu ứng thu được vượt quá mọi sự mong đợi. Lực của vụ nổ và tác động đến khu vực xung quanh là rất lớn.
Kết quả
Thử nghiệm đã được thực hiện để xác định các đặc điểm của một vụ nổ hạt nhân trên không. Những người có mặt sau đó đã mô tả những gì họ nhìn thấy. Họ đã quan sát thấy một chấm sáng rực rỡ ở khoảng cách vài trăm km. Sau đó, nó biến thành một quả bóng lớn, một âm thanh rất lớn vang lên và kéo dài hàng kmsóng xung kích cuộn trào. Quả bóng bay nổ tung, để lại một đám mây dài 12 km hình nấm. Một miệng núi lửa vẫn còn tại nơi xảy ra vụ nổ, kéo dài hàng chục mét chiều sâu và chiều rộng. Mặt đất xung quanh anh ta trong vài trăm mét biến thành đất không có sự sống, rỗ.
Nhiệt độ không khí trong vụ nổ hạt nhân đã tăng lên đáng kể, và bản thân bầu khí quyển dường như trở nên đặc hơn. Điều này thậm chí còn được cảm nhận bởi những nhân chứng ở xa tâm chấn trong hầm trú ẩn. Quy mô của những gì họ nhìn thấy thật đáng kinh ngạc, vì không ai tưởng tượng được họ sẽ phải đối mặt với sức mạnh nào. Người ta kết luận rằng các cuộc kiểm tra đã thành công.
Các yếu tố gây hại của vụ nổ hạt nhân trên không
Quân đội ngay lập tức nhận ra rằng một loại vũ khí mới có thể quyết định kết quả của bất kỳ cuộc chiến nào. Nhưng lúc đó không ai nghĩ đến tác động của các yếu tố gây hại của một vụ nổ hạt nhân. Các nhà khoa học chỉ chú ý đến điều rõ ràng nhất trong số đó:
- sóng xung kích;
- phát ra ánh sáng.
Vào thời điểm đó không ai biết về ô nhiễm phóng xạ và bức xạ ion hóa, mặc dù sau này nó là bức xạ xuyên qua hóa ra là nguy hiểm nhất. Vì vậy, nếu sự tàn phá và hủy diệt được khoanh vùng ở khoảng cách vài trăm mét tính từ tâm chấn của một vụ nổ hạt nhân trên không, thì vùng phân tán của các sản phẩm phân rã phóng xạ sẽ kéo dài hàng trăm km. Một người bị phơi nhiễm lần đầu tiên, sau đó bị trầm trọng hơn do bụi phóng xạ ở các khu vực lân cận.
Ngoài ra, các nhà khoa học vẫn chưa biết rằng dưới ảnh hưởng củaSóng xung kích không khí của một vụ nổ hạt nhân tạo ra một xung điện từ có thể vô hiệu hóa tất cả các thiết bị điện tử ở khoảng cách hàng trăm km. Vì vậy, những người thử nghiệm đầu tiên thậm chí còn không thể hình dung được sức mạnh của vũ khí được tạo ra như thế nào và hậu quả của việc sử dụng nó có thể thảm khốc như thế nào.
Các kiểu nổ
Các vụ nổ hạt nhân trong không khí được thực hiện ở độ cao của tầng đối lưu, tức là trong vòng 10 km so với bề mặt trái đất. Nhưng ngoài chúng ra, còn có các loại khác, ví dụ:
- Trên mặt đất hoặc trên mặt nước được dẫn tương ứng trên bề mặt của đất hoặc nước. Một quả cầu lửa nở ra từ một tia chớp, trong khi nó trông giống như mặt trời mọc từ phía sau đường chân trời.
- Độ cao, được tiến hành trong khí quyển. Đồng thời, đèn flash phát sáng có kích thước rất lớn, nó treo lơ lửng trên không và không chạm vào mặt đất hay mặt nước.
- Ngầm hoặc dưới nước xảy ra ở độ dày của vỏ trái đất hoặc ở độ sâu. Thường không có đèn flash.
- Không gian. Chúng xảy ra cách địa cầu hàng trăm km, bên ngoài không gian hành tinh và đi kèm với một đám mây phân tử phát sáng.
Các loại khác nhau không chỉ khác nhau về đèn flash mà còn ở các đặc điểm bên ngoài khác, cũng như các yếu tố gây hại, cường độ của vụ nổ, kết quả và hậu quả của nó.
Thử nghiệm mặt đất
Những quả bom đầu tiên được thử nghiệm trực tiếp trên bề mặt trái đất. Đó là những loại vụ nổ đi kèm với một đám mây hình nấm riêng biệt trongkhông khí và một miệng núi lửa kéo dài vài chục, thậm chí hàng trăm mét trong đất. Một vụ nổ trên mặt đất trông đáng sợ nhất, vì một đám mây lơ lửng thấp trên mặt đất không chỉ thu hút bụi mà còn thu hút một phần đáng kể của đất, khiến nó gần như có màu đen. Các hạt đất trộn với các nguyên tố hóa học và sau đó rơi xuống đất, khiến khu vực này bị ô nhiễm phóng xạ và hoàn toàn không thể ở được. Đối với mục đích quân sự, nó có thể được sử dụng để phá hủy các tòa nhà hoặc vật thể mạnh mẽ, lây nhiễm các vùng lãnh thổ rộng lớn. Hiệu ứng phá hủy là mạnh mẽ nhất.
Vụ nổ bề mặt
Thử nghiệm cũng được thực hiện trên bề mặt của mặt nước. Trong trường hợp này, đám mây sẽ bao gồm bụi nước, làm giảm cường độ bức xạ ánh sáng, nhưng mang theo các hạt phóng xạ trong khoảng cách rất xa, do đó chúng có thể rơi ra ngoài cùng với lượng mưa cách địa điểm thử nghiệm hàng nghìn km.
Đối với mục đích quân sự, nó có thể được sử dụng để phá hủy các căn cứ hải quân, cảng và tàu, hoặc làm ô nhiễm vùng biển và bờ biển.
Vụ nổ không khí
Loài này có thể được sản xuất ở một khoảng cách lớn từ mặt đất (trong trường hợp đó nó được gọi là cao) hoặc ở một khoảng cách nhỏ (thấp). Vụ nổ càng cao, đám mây bốc lên càng có ít điểm tương đồng với hình dạng của một cây nấm, vì cột bụi từ mặt đất không chạm tới được.
Đèn flash ở dạng này rất sáng nên có thể nhìn thấy nó cách tâm chấn hàng trăm km. Một quả cầu lửa phát nổ từ nó với nhiệt độ được đo bằnghàng triệu độ C, tăng lên và phát ra bức xạ ánh sáng mạnh. Tất cả điều này đi kèm với một âm thanh lớn, mơ hồ gợi nhớ đến sấm sét.
Khi quả bóng nguội đi, nó biến thành một đám mây, tạo ra một luồng không khí hút bụi khỏi bề mặt. Trụ kết quả có thể chạm tới đám mây nếu nó không quá cao so với mặt đất. Khi đám mây bắt đầu tan, luồng không khí yếu đi.
Hậu quả của một vụ nổ như vậy, các vật thể trong không khí, các công trình kiến trúc và những người xung quanh nó có thể bị va đập.
Công dụng chiến đấu
Hiroshima và Nagasaki là những thành phố duy nhất chống lại vũ khí hạt nhân. Thảm kịch đã xảy ra ở đó là vô song.
Cư dân đã trải qua hậu quả của một vụ nổ hạt nhân trong không khí bắt đầu ở một khoảng cách ngắn so với bề mặt trái đất và được xếp vào loại thấp. Đồng thời, cơ sở hạ tầng bị phá hủy hoàn toàn, khoảng 200 nghìn người chết. 2/3 trong số họ chết ngay lập tức. Những người ở trong tâm chấn, bị phân hủy thành các phân tử từ nhiệt độ khủng khiếp. Sự phát xạ ánh sáng từ chúng để lại bóng trên tường.
Những người ở xa tâm chấn chết vì sóng xung kích và bức xạ gamma của một vụ nổ hạt nhân. Một số người sống sót đã nhận được một liều phóng xạ gây chết người, nhưng các bác sĩ vẫn chưa biết về bệnh phóng xạ, vì vậy không ai hiểu tại sao, sau khi có dấu hiệu phục hồi tưởng tượng, tình trạng của bệnh nhân lại xấu đi. Các bác sĩ coi đóbị kiết lị, nhưng trong vòng 3-8 tuần, bệnh nhân nôn mửa dữ dội đã tử vong. Căn bệnh kỳ lạ của những người sống sót sau vụ ném bom nguyên tử ở Hiroshima và Nagasaki là động lực cho việc bắt đầu nghiên cứu trong lĩnh vực y học hạt nhân.
Những vụ nổ tầm cao
Sau vụ đánh bom các thành phố của Nhật Bản, vũ khí hạt nhân không được sử dụng cho mục đích chiến đấu, nhưng nghiên cứu về khả năng của chúng vẫn tiếp tục ở nhiều nơi khác nhau. Các bài tập về khí quyển giúp chúng ta có thể hiểu được điều gì xảy ra khi một vụ nổ xảy ra ở độ cao. Hóa ra khi trung tâm nằm cách bề mặt trái đất 10 km, một làn sóng vụ nổ hạt nhân tương đối nhỏ phát sinh, nhưng bức xạ ánh sáng và bức xạ lại tăng lên cùng một lúc. Vụ nổ được tạo ra càng cao, sự ion hóa càng tăng mạnh, kéo theo sự hư hỏng của thiết bị vô tuyến.
Nhìn từ bề ngoài, tất cả trông giống như một đốm sáng lớn, tiếp theo là một đám mây gồm các phân tử hydro, carbon và nitơ đang bay hơi. Luồng không khí không chạm đất nên không có cột bụi. Ngoài ra, trên thực tế không có ô nhiễm lãnh thổ, vì các khối không khí di chuyển yếu ở độ cao lớn, vì vậy mục đích của một vụ nổ hạt nhân như vậy có thể là để phá hủy máy bay, tên lửa hoặc vệ tinh.
Kiểm tra ngầm
Gần đây, đã có một thỏa thuận giữa các quốc gia quy định việc thử hạt nhân và yêu cầu chúng chỉ được thực hiện dưới lòng đất, nhằm giảm thiểu ô nhiễm và các khu vực không thể ở được hình thành xung quanh các bãi thử.
Thử nghiệm dưới lòng đất được coi là ít nguy hiểm nhất, vì hành độngtất cả các yếu tố gây hại cho giống chó. Đồng thời, không thể nhìn thấy các tia sáng hoặc một đám mây hình nấm, chỉ còn lại một cột bụi từ nó. Nhưng sóng xung kích dẫn đến một trận động đất và sụp đổ đất. Thông thường nó được sử dụng cho mục đích hòa bình, giải quyết các vấn đề kinh tế quốc gia. Ví dụ: bằng cách này, bạn có thể phá hủy các dãy núi hoặc tạo thành các hồ chứa nhân tạo.
Thử nghiệm dưới nước
Nổ dưới nước để lại hậu quả thảm khốc hơn. Đầu tiên, một cột phun xuất hiện, bốc lên một đám mây sương mù phóng xạ. Đồng thời, những con sóng dài hàng mét được hình thành trên bề mặt nước, phá hủy tàu và các công trình dưới nước. Sau đó, các vùng lãnh thổ lân cận bị ô nhiễm do một đám mây phân tán đổ mưa phóng xạ.
Biện pháp bảo vệ
Một vụ nổ hạt nhân giết chết mọi thứ trên đường đi của nó và phá hủy mọi vật thể vật chất. Những người bị kẹt trong tâm chấn của nó không có cách nào thoát ra được, họ ngay lập tức bị thiêu rụi. Hầm tránh bom hoàn toàn vô dụng, vì nó sẽ bị phá hủy ngay lập tức.
Chỉ những người đủ xa vụ nổ mới có thể chạy thoát. Ở khoảng cách trên 1-3 km tính từ tâm chấn, có thể tránh được tác động của sóng xung kích, nhưng đối với điều này cần nhanh chóng tìm nơi trú ẩn tin cậy ngay khi xuất hiện chớp sáng. Một người có từ 2 đến 8 giây để làm điều này, tùy thuộc vào khoảng cách. Trong hầm trú ẩn, một bức xạ gamma trực tiếp sẽ không xảy ra, nhưng vẫn có khả năng nhiễm phóng xạ rất cao. Bạn có thể giảm nguy cơ bị bệnh bức xạ bằng cách sử dụng thiết bị bảo hộ cá nhân và tránh tiếp xúc vớibất kỳ mặt hàng nào trên lãnh thổ.
Vũ khí hạt nhân là một trong những phát minh khủng khiếp nhất của loài người. Được sử dụng cho mục đích hòa bình, nó có thể mang lại lợi ích to lớn, nhưng việc sử dụng nó trong quân sự là một mối đe dọa khủng khiếp đối với sự sống trên trái đất. Phản ứng dây chuyền đã bắt đầu không thể dừng lại, vì vậy có một hiệp ước giải trừ vũ khí hạt nhân được thiết kế để bảo vệ hành tinh khỏi thảm họa.
